способ предупреждения эндогенных пожаров на пластах крутого и крутонаклонного падения

Формула изобретения

1. СПОСОБ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ ЭНДОГЕННЫХ ПОЖАРОВ НА ПЛАСТАХ КРУТОГО И КРУТОНАКЛОННОГО ПАДЕНИЯ, включающий образование свода обрушения в породах висячего бока, бурение скважин в междуэтажный целик и обработку целика угля антипирогеном, отличающийся тем, что ниже междуэтажного целика производят послойную выемку угля с укладкой на почву каждого слоя гибкого перекрытия, анкерование его к вмещающим породам и гидрозакладку вынутого объема до получения воздухонепроницаемого массива при фактически действующем напоре, а свод обрушения в породах висячего бока образуют путем последующей выемки с закладкой слоя угля у кровли пласта.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что уголь в междуэтажном целике обрабатывают антипирогеном после его деформации за пределы упругой и пластической.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горному делу, а именно к способам профилактики эндогенных пожаров, возникающих в отработанной части угольных пластов.

Известен способ предупреждения эндогенных пожаров при щитовой системе разработки, в котором обработку потерь угля ведут путем бурения скважин в междуэтажный целик и заполнения их антипирогеном. При этом антипироген используют в порошкообразном виде [1] Недостатком данного способа является невозможность обеспечения надежной изоляции отработанных этажей из-за ослабления целика при обуривании его скважинами, в которых размещают антипироген.

Наиболее близким по технической сущности является способ предупреждения эндогенных пожаров, в котором для уменьшения деформации целика и снижения воздухопроницаемости выработанного пространства по контуру целика в кровлю пласта бурят разгрузочные скважины, по которым производят гидроразрыв перекрывающей толщи пород [2] Недостатком данного изобретения является низкая эффективность при реализации в условиях мощных крутопадающих пластов, когда из-за раздавливания междуэтажного целика происходит механоактивация угля и появляется аэродинамическая связь с поверхностью, приводящая к рецидивам и перепуску потушенных пожаров.

Целью изобретения является повышение эффективности профилактических работ в действующем этаже и исключения рецидивов пожаров в отработанных этажах.

Сущность изобретения в том, что в способе, включающем снижение возухопроницаемости выработанного пространства, уменьшение деформации междуэтажного целика и дезактивацию угля антипирогенами, ниже междуэтажного целика путем послойной выемки, укладки на почву слоя гибкого металлического перекрытия, анкерования его к вмещающим породам и гидрозакладки вынутого объема формируют эластичный массив, после чего инициируют развитие свода обрушения путем выемки с закладкой слоя угля у кровли пласта. При этом суммарную мощность слоев эластичного массива устанавливают по условию исключения аэродинамической связи очистного забоя с выработанным пространством и поверхностью, а уголь в междуэтажном целике обрабатывают антипирогеном после его деформации за пределы упругой и пластической.

Первый отличительный признак предлагаемого изобретения состоит в том, что ниже междуэтажного целика путем послойной выемки, укладки на почву слоя гибкого металлического перекрытия, анкерования его к вмещающим породам и гидрозакладки вынутого объема формируют эластичный массив, после чего инициируют развитие свода обрушения путем выемки с закладкой слоя угля у кровли пласта. Это позволяет удержать деформированный целик угля от сползания при применении в оконтуренной гидрозакладкой части пласта систем разработки с обрушением кровли и предотвратить перепуск очага потушенного пожара из отработанного этажа.

Второй отличительный признак состоит в том, что суммарную мощность слоев эластичного массива устанавливают по условию исключения аэродинамической связи очистного забоя с выработанным пространством и поверхностью. Это позволяет исключить подсосы воздуха с поверхности, активизацию потушенного пожара в пределах отработанного этажа и попадание газообразных продуктов горения в действующие выработки.

Третий отличительный признак состоит в том, что уголь в междуэтажном целике обрабатывают антипирогеном после его деформации за пределы упругой и пластической. Этот признак позволяет повысить качество профилактических работ, т. к. максимальный эффект дезактивации угля антипирогенами достигается при его высокой сорбционной активности, которая для целиков обусловлена механоактивацией и повышением температуры в процессе деформации.

На чертеже представлена технологическая схема предлагаемого способа.

Она включает междуэтажный целик 1, выработанное пространство верхнего этажа 2, очаг потушенного пожара 3, скважину 4 для нагнетания антипирогена, полевой штрек 5, скважину 6 для установки реперов 7, анкеры 8, горизонтальные слои 9, гибкое металлическое перекрытие 10, пласт 11 и наклонный слой 12.

Схема реализуется следующим образом. Из полевого штрека 5 в междуэтажный целик 1 и в выработанное пространство 2 бурят скважины 6 и 4 соответственно для оборудования реперной станции и для обработки целика антипирогеном. Ниже междуэтажного целика 1 формируют эластичный массив, для чего вынимают пласт 11 горизонтальными слоями 9. На почву слоя укладывают гибкое металлическое перекрытие 10, которое анкерами 8 крепится в почве и кровле пласта. После этого производят гидравлическую закладку вынутого объема.

Выемку угля горизонтальными слоями с гидрозакладкой прекращают при достижении суммарной мощности Н, обеспечивающей изоляцию действующего этажа от подсосов воздуха с поверхности. Мощность эластичного массива предварительно устанавливают по результатам стендового эксперимента для конкретной величины действующего напора и используемой породы гидрозакладки.

После формирования эластичного массива у кровли пласта по принятой в горизонтальных слоях технологии вынимают наклонный слой 12. Затем в оконтуренной гидрозакладкой части пласт отрабатывают системой разработки с обрушением кровли. Из-за усадки пород гидрозакладки, достигающей 25-27% в кровле пласта формируется свод обрушения, который исключает перепуск междуэтажного целика 1 и обрушенных пород 2 с очагом потушенного пожара 3.

На полевом штреке 5 по смещению реперов 7, закрепленных в почве и кровле пласта, ведут наблюдения деформацией целика. При смещении реперов на величину 0,05 М (М мощность пласта) деформации оценивают как разрушающие. После этого по скважине 4 подают антипироген, например инертную пену с добавкой жидкого стекла, для дезактивации разрушенной массы угля.

Изобретение иллюстрируется примером его реализации в условиях крутопадающего пласта мощностью 9,0 м. Выемочное поле подготовлено на третьем этаже на глубине 300 м от поверхности. На вышеотработанных этажах имели место два эндогенных пожара. Способ проветривания всасывающий. Действующий напор на уровне откаточного штрека равен 650 Па. Подсосы воздуха с поверхности в аналогичных условиях достигали 80 м³/мин.

Стендовыми испытаниями установлено: увлажненные дробленные породы гидрозакладки при перепаде давления 650 Па воздухонепроницаемы при мощности изоляционной полосы 8 м. Эластичный массив формировался путем выемки четырех горизонтальных слоев мощностью 2,0 м каждый. Наклонный слой у кровли пласта отработан по принятой в горизонтальных слоях технологии. Оконтуренная гидрозакладкой часть пласта отрабатывалась системой подэтажной гидроотбойки с обрушением кровли.

При отработке первого подэтажа деформация междуэтажного целика достигла 0,45 м. После этого целик был обработан инертной пеной кратностью 60 с добавкой 3% жидкого стекла. Обработка произведена из расчета подачи 5% жидкой фазы пены к объему угля в междуэтажном целике. Выемочное поле размером 100 м по падению и 300 м по простиранию отработано без перепуска и активации пожаров верхних этажей. Эффективность способа оценивалась по отсутствию окиси углерода и подсосов воздуха с поверхности в контрольных точках.